Файл: Прикладная спектрометрия с полупроводниковыми детекторами..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
ш
кон Цепь
такт
11Б Вход2
т +68 14А +128
ОА Усиление 1
7Б |
|
2 |
6Б |
» |
3 |
5Б |
и |
Л |
4С |
" |
5 |
6А |
“ |
6 |
7А |
" |
7 |
8Б |
" |
3 |
ЗБ |
" |
5 |
2Б |
» |
10 |
8А Выход 2 |
|
|
1Б |
Выход 1 |
|
12А |
-128 |
|
- 11А |
-58 |
|
1А |
Коопис |
|
-10Б Датчик
-10А Ка/шЗратор
-96 Вход 3
Рис. 2.13. Электрическая схема дифференцирующей секции фор мирующего усилителя. Элементы и номиналы:
Резисторы: |
До=Я7=100 |
Ом; R io + R u = |
||||||
=27 |
Ом: |
^27=75 |
Ом: |
|
Дзо=220 |
Ом; |
||
R\= 1 |
|
кОм; |
/?о= |
5,6 |
кОм; |
Лз= |
||
=7,5 |
кОм; |
У?5=б.8 кОм; |
Ra=Rn=R-.2- |
|||||
= 12 |
кОм; |
/?|4=У?15=/?1в= 1 |
кОм; |
|
||||
= 1,4 |
кОм; |
R?0~=2,0 |
кОм; |
«21= 2,43| кОм ; |
||||
Л22“ 3,32 |
кОм; |
Л:13=4,64 |
кОм; |
^24= |
||||
=6,81 |
кОм; |
Ra--=8,06 кОм; |
«2Г,= 11 |
кОм; |
||||
R zh~ |
=47 |
кОм; «з|=24 |
кОм; |
Лззв |
||||
= Ялт=390 |
кОм;; «31= 200 |
кОм; |
R \5= |
|||||
= 4,7 |
кОм: |
/?ЗГ.= 100 |
кОм: |
«з.= 1.32 |
кОм. |
|||
Конденсаторы: |
С,=• с 2= с , -4-С7= 20 |
мкФ: |
||||||
С3=2/7 |
пФ: |
С,.= 50 мкФ: |
|
C<j= С щ -: Сц = |
||||
—Сis—I нФ; |
Сц -г* С|з= Cjs-:- Ci7= 2 |
я Ф. |
||||||
Транзисторы: |
Г5, |
7"3, Г4, |
Г7 — ГТ308В; |
|||||
Га, Тъ, |
Го — КТ312В. Микросхема: |
У i — |
||||||
|
|
|
|
1УТ221В. |
|
|
|
|
ш
Рис. |
2.14. |
Электрическая |
схема интегрирующей секции |
формирующего |
усилителя. Элементы и номиналы: |
|
|
|
||||||||||
Резисторы: Лю ... Лю -27 Ом; |
Лю=75 |
Ом; |
Лн=10 Ом; |
/?,= 1 |
кОм; |
Л2= Л<= 5,6 кОм; |
Л3=7,5 кОм; |
Л5=6,8 |
кОм; |
Л8= Лб= 12 |
кОм; |
Л ю - |
||||||
=3,01 |
кОм; |
Лю=2 кОм; |
Л|-=1 кОм; |
Лц= Ш |
нОм; |
Лю—40,2 кОм. |
Конденсаторы: С; = С3 ... С7=2и |
мкФ; |
С-=4/15 |
пФ; Са=220 |
пф; |
C.j= |
||||||
= 200 |
пФ; Cio= C h= Ci5=390 |
пф; |
С|»=Сю=820 |
п Ф ; |
Сц=1.6 п Ф . |
Диоды :Л ,, Д 3 — КД503А. |
Транзисторы; |
Г,, |
Т3, |
Т,, Т, — ГТ308В; |
7\ |
Г5, |
Г*- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
КТ312В. |
Микросхема: У, — 1УТ221В. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 0 0 0 , так |
что температурная |
нестабильность коэффициента |
|
усиления |
каждой секции при |
/ ( ^ 1 0 |
составляет тысячные |
доли процента. Регулировка усиления осуществляется в цепи обратной связи дифференцирующей секции коммутацией резисторов обратной связи в диапазоне 1—-12. Этот диапазон можно расширить, включив аттенюаторы между секциями. Уси литель, состоящий нз гальванически связанных одной диффе ренцирующей и двух интегрирующих секций, обеспечивает ко
эффициент |
усиления до 1 0 2, причем |
дрейф выходного |
напря |
|
жения не превышает 50 мВ/°С. Коэффициент усиления |
можно |
|||
увеличить |
до 5 •102, если |
перед дифференцирующей |
секцией |
|
включить |
дополнительную |
секцию, |
выполненную по |
анало |
гичной схеме. |
формирования осуществляется кно |
|||
Изменение постоянной |
||||
почными переключателями типа П2К, монтируемыми непо средственно на плате. Это значительно упрощает регулировку, так как исключает возникновение паразитных связей за счет соединительных проводов. Диапазон изменения постоянной
времени формирования от 1 до 8 |
мкс с шагом |
1 мкс. |
|
||
Резисторы обратной связи |
в |
дифференцирующей |
секции |
||
расположены на плате, так что монтажная емкость на |
входе |
||||
операционного усилителя увеличивается незначительно. |
Ком |
||||
мутация резисторов |
осуществляется галетным |
переключателем |
|||
(или любым другим с рабочей частотой до 2 |
МГц), |
причем |
|||
переключатель может быть вынесен на 30 см от платы. |
Про |
||||
вода, идущие к переключателю, объединяют в общий |
жгут и |
||||
экранируют. |
|
|
|
|
|
Формирующий |
усилитель, |
состоящий из одной дифферен |
|||
цирующей и двух интегрирующих секций, имеет интегральную нелинейность не более 0 ,2 % и температурную нестабильность
менее 0,08% на 1° С в диапазоне выходных сигналов |
± 5 |
В. |
||
Входной шум не превышает 3 |
мкВ (при Тф = 2 мкс). Для |
би |
||
полярного формирования к |
выходу усилителя |
необходимо |
||
подключить еще одну дифференцирующую секцию, |
коэффи |
|||
циент усиления которой необходимо выбрать около |
1 0 , |
чтобы |
||
уменьшить перегрузку предшествующих секций. |
|
|
|
|
§ 2.6. ВОССТАНОВИТЕЛИ ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ
Несмотря на то что усилители с непосредственными связя ми позволяют исключить нежелательные явления, обусловлен ные флуктуацией и смещением постоянной составляющей при прохождении импульсов через разделительные С7?-цепи, низко частотные шумы и дрейф выходного напряжения требуют применения специальных устройств, стабилизирующих постоян ную составляющую перед устройствами, осуществляющими измерение амплитуды сигнала. Кроме того, промышленные блоки и лабораторные спектрометры, как правило, содержат
101
одну-две CR-цепи (помимо дифференцирующего фильтра), так что применение подобных устройств, получивших название
восстановителей постоянной составляющей (ВПС), |
необходи |
|||||||||
мо для улучшения параметров спектрометра. |
|
|
|
|
||||||
Пассивные ВПС. В |
общем |
случае |
выходное |
напряжение |
||||||
U(t), |
равное сигналу |
и шуму, действующим в системе, |
при |
|||||||
прохождении через CR-цепь характеризуется |
математическим |
|||||||||
ожиданием M[U(t)], равным нулю, если процесс U(t) |
стацио |
|||||||||
нарный. Это значит, |
что усреднение |
осуществляется |
по |
до |
||||||
статочно большому промежутку времени t„: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
'и |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
U+ { f ) d t = l \ l T (t)dt, |
|
|
|
|
|
||
|
|
о |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
где |
U+(t) |
и U ~(t)— положительные |
и |
отрицательные |
ча |
|||||
сти |
U(t). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для последовательности |
прямоугольных |
импульсов с |
ам |
|||||||
плитудой |
Uu и длительностью /„ математическое |
ожидание |
||||||||
М[£/-(^)], равное смещению |
нулевой |
линии, |
определяют по |
|||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М [U~ (/)] = U^ntu при CR > |
tu. |
|
|
|
|
|||
Например, для значений СМ= 1 0 В , /г = 104 с- 1 и f„=l мкс уро вень постоянной составляющей равен 0,1 В. Это вызывает сдвиг энергетического спектра и он не столь опасен, если бы не сопро вождался ухудшением энергетического разрешения, обуслов ленного флуктуацией скорости регистрации импульсов я. На пример, если предусилитель содержит CR-цепь с постоянной времени ть а дифференцирующий фильтр выполнен на линии задержки (длительность сформированного импульса t„), то выброс обратной полярности описывается функцией
U~ ( 0 = Uu (tjTj) exp (— t/xj)
(за начало отсчета t выбран момент пересечения нулевой ли нии). Среднеквадратическое отклонение выходного напряже ния, обусловленное флуктуацией числа я, по теории Кэмпбелла равно:
/ 0 0 |
/ |
. А V9 оо |
ои - = |/ п J |U~ (t) fdt. = Uи у |
я |
J' exp (—2t/xjdt = |
Коэффициент вариации при |
измерении |
амплитуды импульса |
|
См, обусловленный флуктуацией я, |
составит величину |
||
аи~ _ Ju_ ^ |
|
|
|
UM |
хг V |
2 |
• |
102